DE3617812A1 - Motorlager - Google Patents
MotorlagerInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
- F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
- F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
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Description
Die Erfindung betrifft ein Motorlager mit hydraulischer
Dämpfung, enthaltend einen durch ein Auflager, eine Tragfeder,
ein Traglager und eine Trennwand begrenzten Arbeitsraum
und einen durch die Trennwand und eine nachgiebige
Pufferwand begrenzten Ausgleichsraum, die durch eine Drosselöffnung
verbunden und mit Flüssigkeit gefüllt sind.
Auf ein Motorlager der vorgenannten Art nimmt die deutsche
Patentanmeldung 94 58 99 Bezug. Die Drosselöffnungen sind
dabei von kurzer, identischer Länge und gleichem Querschnitt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motorlager
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß
sich bei gleichzeitiger Einleitung von Schwingungen einer
kleinen und großen Amplitude eine verbesserte Dämpfungswirkung
ergibt und somit eine bessere Isolierung. Unter Schwingungen
einer kleinen Amplitude sind solche eines Ausschlages
von weniger als 0,1 mm zu verstehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentbegehrens gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen
nehmen die Unteransprüche Bezug.
Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Motorlagers nutzt die
Nichtlinearität der hydraulischen Dämpfungskraft aus, deren
Proportionalität zum Quadrat der relativen Geschwindigkeit
der Flüssigkeit durch die Drossel sowie deren Wirkung auf
die (äquivalente) Flüssigkeitsmasse bestimmt wird.
Der Arbeits-, der Ausgleichsraum und die Drosselöffnungen
des erfindungsgemäßen Motorlagers sind bei allen Ausführungen
mit einer niederviskosen, inkompressiblen Flüssigkeit
gefüllt. Diese wird bei Einleitung der betriebsbedingt auftretenden
Schwingungen der Einwirkung von Beschleunigungskräften
ausgesetzt, was von einer Veränderung des hydraulischen
Druckes begleitet ist. Diese Veränderung ist in Abhängigkeit
von der Art der jeweils eingeleiteten Schwingungen
und der Ausbildung und gegenseitigen Abstimmung der
Drosselöffnungen (Länge und/oder Durchmesser) veränderlich,
was eine Verringerung der dynamischen Steifigkeit bei Einleitung
hochfrequenter Schwingungen oberhalb von 30 Hertz
ermöglicht. Bei dem erfindungsgemäßen Motorlager ergibt
sich dadurch eine ausgezeichnete Isolierung solcher Schwingungen,
wobei es von hervorzuhebender Bedeutung ist, daß
sich diese Isolierwirkung auch dann einstellt, wenn gleichzeitig
niederfrequente Schwingungen unterhalb von 20 Hertz
in das Motorlager eingeleitet werden. Die Wirkungsweise
des erfindungsgemäßen Motorlagers ergibt sich aus dem in
Fig. 2 gezeigten, physikalischen Ersatzschaltbild. Die
eingetragenen Werte haben die folgende Bedeutung:
Die Kraft F (t) und die Straßenerregungsgeschwindigkeit V 0(t) sind die Störungsparameter.
Fd, Fr sind die Dämpfungskräfte.
Für den passiven Dämpfer gilt:
M
Masse des Motors
Mf
Äquivalente Masse der Flüssigkeit der oberen Arbeitskammer
Mred
Masse des reduzierten Tilgersystems
Co
Koppelfedersteifigkeit des oberen Arbeitsraumes
Cu
Koppelfedersteifigkeit des unteren Arbeitsraumes
Ro
Kennfunktion des Kanalsystems. Sie ist eine Funktion, die von der Drossellänge,
dem Durchmesser, der Drosselgestaltung, der Strömungsart, der
Massenträgheit des Fluidums und des Verhältnisses:hydraulische Nachgiebigkeit des Arbeitsraumes
bestimmt wird.
γ
Verhältnis (Dämpfungs- oder Wirkungsgradverhältnis) der Kennfunktion
der Tilgersysteme Rr, β Ru bezogen auf die Kennfunktion des Kanalsystems Ro.
β
Verhältnis (Dämpfungs- oder Wirkungsverhältnis) der Kennfunktion Ru, γ Rr
bezogen auf die Kennfunktion des Kanalsystems Ro.
μ
Verhältnis zwischen der komplexen Steifigkeit des Tilgersystems (Mred)
und der Koppelfedersteifigkeit Co.
η
Verhältnis zwischen der komplexen Steifigkeit des Tilgersystems (Mred)
und der Koppelfedersteifigkeit Cu.
Cr
Kennfunktion des Tilgersystems Mred. Sie ist eine Funktion, die von der
Gestaltung des reduzierten Tilgersystems und der Koppelfedersteifigkeit
Co abhändig ist.
Die Drosselöffnungen können im starr festgelegten oder im
relativ verschiebbaren Teil der Trennwand vorgesehen werden.
Eine Anordnung im starr festgelegten Teil der Trennwand
wird bevorzugt.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Motorlagers
in längsgeschnittener Darstellung
Fig. 3 bis 5 unterschiedliche Gestaltungsformen von im starr festgelegten
Teil der Trennwand enthaltenen Drosselöffnungen
Fig. 6 bis 8 unterschiedliche Ausbildungsmöglichkeiten hinsichtlich
der Gestaltung der Trägheitsmasse
Fig. 9 bis 12 unterschiedliche technische Möglichkeiten für die Begrenzung
der Beweglichkeit des beweglichen Teils der Trennwand.
Das in Fig. 1 gezeigte Motorlager enthält einen durch ein
Auflager 1, eine Tragfeder 2, das Traglager 9 und die Trennwand
7 begrenzten Arbeitsraum 2 sowie einen durch die Trennwand
und eine nachgiebige Pufferwand 3 begrenzten Ausgleichsraum
10, wobei der Arbeitsraum 2 und der Ausgleichsraum 10
durch zwei parallel zueinander verlaufende Drosselöffnungen
4 verbunden sind. Die Drosselöffnungen 4 sind im starr eingespannten
Teil der Trennwand 7 angeordnet und haben eine
voneinander verschiedene Länge und einen voneinander verschiedenen
Durchmesser.
Sie sind ebenso wie der Arbeits- und der Ausgleichsraum mit
einer niederviskosen Flüssigkeit gefüllt, in aller Regel
mit Glykol und Wasser.
Die Trennwand 7 umfaßt in ihrem mittleren Bereich zusätzlich
ein zwischen dem Arbeitsraum 2 und dem Ausgleichsraum
10 verschiebbares Kompensationsteil, das durch zwei kreisförmig
begrenzte, radial ineinander liegende Trägheitsmassen
6 gebildet wird. Die Trägheitsmassen 6 sind untereinander
und mit dem starr festgelegten Teil der Trennwand 7
durch Ringmembranen 8 verbunden.
Die Beweglichkeit der Trägheitsmassen 6 ist in axialer
Richtung durch Anschläge 5 begrenzt. Diese bilden einen
einstückigen Bestandteil des starren Teiles der Trennwand
7. Anschlaggeräusche der Trägheitsmassen werden durch einstückig
an die innenliegenden Trägheitsmassen 6 anvulkanisiert,
ringförmig ausgebildete Anschlagpuffer vermieden.
Die Anschlagpuffer zeigen einen linearen Verlauf der Verformung.
Sie haben im nichterregten Zustand der Trägheitsmasse
einen beiderseitigen Abstand von etwa 4 mm von den
jeweils zugeordneten Anschlägen.
Gegenseitige Zuordnung und Ausbildung von zwei Drosselöffnungen
werden in den Fig. 3 und 4 beispielhaft gezeigt.
In diesem Falle haben beide einen übereinstimmenden Querschnitt,
der rechteckig begrenzt ist. Sie stehen durch
einen Querpaß 11 in einem Abstand von den beiderseitigen
Mündungen in gegenseitiger Verbindung.
Fig. 5 zeigt die Abwicklung einer beliebig großen Anzahl
von Drosselöffnungen, die alle im starren Teil der Trennwand
7 einer Ausführung ähnlich Fig. 1 angeordnet sein
können und die bei einer voneinander verschiedenen Länge
L₁, L₂, L n gegebenenfalls einen voneinander abweichenden
Querschnitt aufweisen können.
Die in den einzelnen Drosselöffnungen enthaltenen Volumina
und damit auch die jeweiligen Massen an Flüssigkeit sind
unterschiedlich, was dazu führt, daß sie bei einer voneinander
abweichenden Frequenz eingeleiteter Schwingungen in
Resonanzschwingung geraten und eine hochgradige Dämpfung
der jeweiligen Frequenz bewirken. Diese ist auch in dicht
benachbarten Frequenzbereichen technisch noch gut nutzbar,
somit in einem Frequenzband gewisser Breite, was es erlaubt,
die bei sich allmählich verändernder Frequenz eingeleiteter
Schwingungen abnehmende Dämpfungswirkung der
einen Drosselöffnung durch die neu einsetzende Dämpfungswirkung
einer anderen Drosselöffnung mit geringfügig vergrößerter
Länge kompensieren. Bei einer ausreichend großen
Anzahl von Drosselöffnungen mit entsprechender fein variierter
gegenseitiger Abstufung der Längen läßt sich so
eine ausgezeichnete Dämpfungswirkung in einem breiten Frequenzbereich
erzielen.
Die Fig. 6 bis 8 geben unterschiedliche Formen für die
Ausführung und die Befestigung von Trägheitsmassen in längsgeschnittener
Darstellung wieder.
Die Trägheitsmassen und die sie tragenden Ringmembranen
sind dabei jeweils rotationssymmetrisch ausgebildet.
In den Fig. 9 bis 12 werden unterschiedliche Anschläge
gezeigt, die die axiale Beweglichkeit der Trägheitsmassen
begrenzen. Sie haben bei dem außer Betrieb befindlichen Motorlager
einen Abstand von etwa 0,5 bis 5 mm von der nächst-benachbarten
Stelle der jeweiligen Trägheitsmasse, wodurch
sich eine gegenseitige Berührung nur beim Auftreten effektiver
Überlastung ergibt. Einer unbeabsichtigten Zerstörung
der Membranen wird hierdurch vorgebeugt. Klappergeräusche
lassen sich durch die Anbringung von Anschlagpuffern
wirksam unterdrücken.
Bei den Ausführungen nach den Fig. 9 bis 11 sind die
Anschläge der Trägheitsmassen in Bewegungsrichtung vorgelagert.
Sie sind im Regelfalle von kreisförmiger Gestalt,
können jedoch auch in der in Fig. 11 gezeigten Weise aus
gleichmäßig auf dem Umfang verteilten, in radialer Richtung
nach innen vorspringenden Nocken bestehen.
In der Fig. 12 wird ein Anschlag gezeigt, der die Trägheitsmasse
6 und die Ringmembrane 8 in axialem Abstand radial
umschließt. Er ist je nach Auslenkungsrichtung der Trägheitsmasse
6 durch den einen oder den anderen der beiden
in axialer Richtung vorspringenden Ringwülste 12 der Ringmembrane
8 berührbar, was zu einer Begrenzung der axialen
Beweglichkeit der Trägheitsmasse 6 führt. Die Anschläge
vermögen bei dieser Ausführung die Beaufschlagung der Trägheitsmasse
6 durch den Druck der in dem Arbeitsraum enthaltenen
Flüssigkeit in keiner Weise zu behindern. Die Wirksamkeit
der Trägheitsmasse 6 kommt dadurch voll zum Tragen
und gewährleistet die Erzielung einer ausgezeichneten Entkopplung
hochfrequenter Schwingungen.
Zu der Verwendung von Trägheitsmassen der vorstehend beschriebenen
Art läßt sich allgemein folgendes bemerken:
In Hinblick auf die Auslegung des erfindungsgemäßen Motorlagers für die Abstützung üblicher Kfz-Motoren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis aus den insgesamt vorhandenen Tilgermassen und der anteiligen Masse des Motors maximal 0,1 beträgt und das Verhältnis aus der Steifigkeit einer jeden Ringmembrane und der Steifigkeit der Tragfeder maximal 1,0. Es ist zu berücksichtigen, daß bei einer Variation einer der beiden Parameter stets auch der andere Parameter im gleichen Richtungssinne verändert werden muß. Die Grobabstimmung kann dabei aufgrund theoretischer Berechnung erfolgen, wozu es einer weiteren Erläuterung an dieser Stelle nicht bedarf.
In Hinblick auf die Auslegung des erfindungsgemäßen Motorlagers für die Abstützung üblicher Kfz-Motoren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis aus den insgesamt vorhandenen Tilgermassen und der anteiligen Masse des Motors maximal 0,1 beträgt und das Verhältnis aus der Steifigkeit einer jeden Ringmembrane und der Steifigkeit der Tragfeder maximal 1,0. Es ist zu berücksichtigen, daß bei einer Variation einer der beiden Parameter stets auch der andere Parameter im gleichen Richtungssinne verändert werden muß. Die Grobabstimmung kann dabei aufgrund theoretischer Berechnung erfolgen, wozu es einer weiteren Erläuterung an dieser Stelle nicht bedarf.
Die Feinabstimmung ist der praktischen Erprobung des mit
dem vorgeschlagenen Motorlager ausgestatteten Kraftfahrzeuges
unter normalen Betriebsbedingungen vorbehalten.
Eine weitere Verbesserung der Wirksamkeit läßt sich erzielen,
wenn das Verhältnis aus der hydraulisch wirksamen Kolbenfläche
des an der Tragfeder festgelegten Auflagers und
der entsprechenden hydraulisch wirksamen Fläche des die
Tilgermasse umfassenden Kompensationsteilers im Bereich zwischen
1 und 16 liegt, vorteilhaft in dem Bereich zwischen
2 und 8. Die erstgenannte Kolbenfläche umfaßt etwa zwei
Drittel derjenigen Fläche, die sich ergibt, wenn man die
Unterseite des Auflagers und der Tragfeder auf eine sich
quer zu ihrer Bewegungsrichtung erstreckende Fläche projiziert.
Die letztgenannte Fläche umfaßt die entsprechend
projizierte Abbildung einer jeden Tilgermasse, vergrößert
um 50% der in gleicher Weise projizierten Fläche der anschließenden
Ringmembranen.
Sämtliche der dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motorlager
zur Anwendung gelangenden Ringmembranen sind so ausgebildet,
daß sie ohne nennenswerte Dämpfungsarbeit verformbar
sind. Die angesprochene Tilgerwirkung kommt hierdurch
besonders deutlich zum Tragen.
Die zur Anwendung gelangenden Tilgermassen haben in bezug
auf eine Verwendung des vorgeschlagenen Motorlagers an
einem Kfz.-Motor ein Gewicht von 10 bis 200 g, bei PKW-Motoren
zumeist ein Gewicht 10 bis 50 g. Eine von der absoluten
Kreisform abweichende Gestaltung der Tilgermassen
und der zugehörigen Ringmembranen ist möglich. Oval oder
polygonförmig begrenzte Ausführungen können dadurch mit
in die Überlegungen einbezogen werden.
Die Verwendung von Trägheitsmassen dieser Art kann in gewissen
Fällen unterbleiben und stellt nur eine Ausgestaltung
der Erfindung dar.
Claims (5)
1. Motorlager mit hydraulischer Dämpfung, enthaltend einen
durch ein Auflager, eine Tragfeder, ein Traglager und
eine Trennwand begrenzten Arbeitsraum und einen durch
die Trennwand und eine nachgiebige Pufferwand begrenzten
Ausgleichsraum, die durch mehrere parallele Drosselöffnungen
verbunden und mit Flüssigkeit gefüllt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen
kanalartig ausgebildet sind und eine voneinander abweichende
Länge haben.
2. Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drosselöffnungen einen voneinander verschiedenen
Querschnitt haben.
3. Motorlager nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselöffnungen in einem beiderseitigen Abstand
von den Mündungen durch einen Querpaß (11) verbunden sind.
4. Motorlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis aus dem Querschnitt des Querpaß (11) und
dem Querschnitt eines jeden der anschließenden Einzeldurchlässe
1-3 beträgt.
5. Motorlager nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselöffnungen (4) in einem dem Traglager (9)
des Motorlagers starr zugeordneten Teil der Trennwand
(7) angeordnet sind.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863617812 DE3617812A1 (de) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | Motorlager |
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US07/035,987 US4787611A (en) | 1986-05-27 | 1987-04-08 | Hydraulically damped engine mount having improved throttle ports |
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ID=6301731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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